ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к магнитно-резонансной томографии (МРТ). В частности, изобретение относится к применению МРТ и 19F МРТ в контролируемой или направленной доставке биологически активных средств, таких как терапевтические или диагностические средства (далее в настоящем документе обозначаемые как «лекарственные средства»). Более конкретно, изобретение относится к носителям лекарственного средства для применения в качестве контрастных средств при МРТ при такой контролируемой и направленной доставке.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Многие заболевания, главным образом те, которые локализованы в определенной ткани, подвергают лечению систематически вводимыми лекарственными средствами. Хорошо известным примером общепринятой терапии злокачественной опухоли является систематическая химиотерапия, которая вследствие нежелательного биораспределения и токсичности для организма пациента сопровождается значительными побочными эффектами. Терапевтическое окно этих лекарственных средств, с одной стороны, как правило, определяется минимальной терапевтической концентрацией, необходимой для воздействия на пораженную заболеванием ткань, а с другой стороны, токсическими эффектами в органах, не являющихся органами-мишенями, например в печени, селезенке. Местное лечение, например местным высвобождением цитостатических средств из наноносителей, предполагает, по сравнению с общепринятыми видами лечения, более эффективное лечение и большее терапевтическое окно. Местная доставка лекарственного средства важна также, если другие способы лечения, такие как хирургическое вмешательство, связаны с очень большим риском, как это часто происходит в случае злокачественных опухолей печени. Местная доставка лекарственного средства также может стать предпочтительным способом лечения многих признаков сердечно-сосудистого заболевания (CVD), такого как атеросклероз коронарных артерий.
Магнитно-резонансная томография, основанная, как правило, на 1H в качестве магнитного ядра, является важным диагностическим способом, который широко используется в больницах для диагностики заболевания. МРТ представляет возможность не инвазивного получения изображения мягкой ткани с высоким пространственным разрешением.
Магнитно-резонансная томография, разработанная на основе 19F вместо 1H, открывает новые диагностические возможности. Ядро 19F обладает высоким гиромагнитным отношением (40 МГц/T) и природным изотопным отношением 100%. В организме человека структуры на основе 19F присутствуют исключительно в форме твердых солей, например, в зубах и костях. Как следствие, время релаксации T 2 эндогенных атомов 19F является очень коротким, а сигнал МР трудно детектируемым. Другими словами, отсутствие эндогенных структур на основе 19F с относительно большим временем поперечной релаксации представляет очень низкий фоновый сигнал МР. Таким образом, экзогенные контрастные средства для МРТ на основе 19F позволяют получить изображение «горячей точки» в способе, сходном с другими способами, такими как PET (позитронно-эмиссионная томография).
В качестве полезного расширения применения МРТ в диагностике МРТ также предлагают применять для контроля доставки биоактивных средств, таких как терапевтические или диагностические средства. Т.е. МРТ можно использовать не только для планирования лечения, но также для контроля местной доставки лекарственного средства под визуальным контролем.
Вследствие указанной выше высокой специфичности было бы желательно использовать 19F МРТ не только в качестве средства диагностики, но также в доставке лекарственных или других биологически активных средств, связанной с МРТ. Подобная высокая специфичность при этом, однако, также создает фактическое ограничение для оптимального применения 19F МРТ. С одной стороны, добавление контрастного средства 19F к носителю лекарственного средства означало бы, что представлялось возможным определить местоположение такого носителя лекарственного средства в любой момент времени способами 19F МРТ, вследствие отсутствия источников природного сигнала 19F. С другой стороны, это будет означать, что обнаружение контрастного средства 19F не предоставляет информацию о высвобождении биологически активного средства, а только о наличии контрастного средства.
Ссылкой, относящейся к контролированию высвобождения лекарственного средства посредством МРТ, является Ponce et al., J Natl Cancer Inst 2007; 99: 53-63. В этом документе лекарственное средство, доксорубицин, заключают в термочувствительную липосому. При температуре организма доксорубицин остается внутри липосомы, тогда как при температуре 41-42°C цитостатическое лекарственное средство высвобождается из внутреннего пространства липосомы, заполненного водой. Таким образом, при применении нагревания можно способствовать высвобождению лекарственного средства, поскольку это приведет к вскрытию липосомы, при этом высвобождение лекарственного средства перестает обуславливаться диффузией (при наличии) через липосомальную оболочку. Для контролирования высвобождения лекарственного средства посредством МРТ к составу добавляли марганец в качестве контрастного средства МРТ.
Почти все современные изображения МРТ основаны на изображении суммарного сигнала молекул воды, которые в очень высокой концентрации присутствуют на всем протяжении всего организма во всех тканях. Если контраст между различными тканями является недостаточным для получения клинической информации, вводят контрастные средства МРТ (CA), такие как комплексы гадолиния с низкой молекулярной массой. Эти парамагнитные комплексы снижают время продольной (T1) и поперечной (T2) релаксации протонов в молекуле воды. Также действует марганец в качестве контрастного средства для T1.
Контрастное средство марганец в указанном выше носителе лекарственного средства будет действовать исходя из его влияния на суммарный сигнал молекул воды, определяемых МРТ, т.е. контрастное средство будет приводить к мгновенному усилению контраста МРТ в результате вскрытия липосомальной оболочки при температуре выше температуры фазового перехода (плавления) липидов, после применения нагревания.
Как описано, МРТ, которое используют в таком процессе высвобождения лекарственного средства, по существу используют для контроля проводимого высвобождения для подтверждения того, что липосомы, чувствительные к температуре, действительно выполняют свою функцию. Т.е. это лишь предоставляет информацию ех post facto.
Полезно было бы использовать 19F МРТ для управления и/или контроля местного высвобождения биологически активного средства, такого как лекарственное средство. Также полезно было бы контролировать путь носителя лекарственного средства, начиная с момента его введения. Также вместо подтверждения факта немедленного высвобождения лекарственного средства такой контроль необходим для заблаговременного определения того, когда и где должно происходить высвобождение лекарственного средства. В частности, для термочувствительных носителей лекарственного средства было бы полезно определять местоположение носителя лекарственного средства и применять нагревание, которое служит для облегчения высвобождения лекарственного средства в желаемом месте и в желаемый момент времени. Кроме того, необходимо обеспечить возможность контроля, необходимость в котором не обязательно исчезает с процессом высвобождения лекарственного средства и, предпочтительно, который можно использовать для количественного определения процесса высвобождения лекарственного средства и для оценки терапевтической эффективности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для более эффективного выполнения указанных выше требований изобретение, в одном из аспектов, представляет носитель, подходящий для местной доставки биологически активного средства, такого как лекарственное средство, где носитель содержит оболочку, способную высвобождать заключенное биологически активное средство, лекарственное средство в результате действия локального стимула, например, поступления энергии, такого как нагревание, где оболочка содержит контрастное средство 19F МР.
В другом аспекте изобретение относится к комбинации МРТ 19F и CEST МРТ 1H и представляет носитель, подходящий для местной доставки биологически активного средства, такого как лекарственное средство, где носитель содержит оболочку, способную высвобождать заключенное биологически активное средство, лекарственное средство в результате действия локального стимула, например поступления энергии, такого как нагревание, где оболочка содержит средство химического сдвига для lipoCEST для МРТ 1H и контрастное средство для МРТ 19F.
В другом аспекте изобретение относится к носителю, подходящему для местной доставки биологически активного средства, такого как лекарственное средство, где носитель содержит контрастное средство и для МРТ 19F и для 1H. В частности, в дополнительном аспекте, контрастное средство для МРТ 1H выбрано из группы, состоящей из контрастных средств, увеличивающих T1 и/или T2, контрастных средств CEST МР и их комбинации.
В дополнительном аспекте, изобретение относится к носителю лекарственного средства, где носитель содержит термочувствительную, полупроницаемую оболочку, окружающую полость, где полость содержит контрастное средство 19F, парамагнитные реагенты для химического сдвига и совокупность анализируемых протонов и где оболочка представляет диффузию анализируемых протонов.
В еще одном аспекте изобретение относится к носителю для контролируемого местного высвобождения биоактивного средства, такого как терапевтическое или диагностическое средство, где носитель содержит термочувствительную, полупроницаемую оболочку, окружающую полость, где полость содержит контрастное средство 19F, парамагнитный реагент для определения химического сдвига и совокупность анализируемых протонов, где оболочка представляет диффузию анализируемых протонов, и где свойства оболочки можно изменять посредством нагревания для того, чтобы способствовать высвобождению биоактивного средства, заключенного в носителе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет проиллюстрировано со ссылкой к следующим далее неограничивающим примерам и сопроводительным неограничивающим фигурам.
Фиг.1. Термочувствительная липосома для доставки молекул лекарственного средства под визуальным контролем. В схематическом виде представлено высвобождение средств химического сдвига (например, [Tm(hpdo3a)H2O)] и контрастных средств МРТ 19F (например, NH4PF6), происходящее в результате применения внешнего стимула (например, нагревание, ультразвук или RF).
Фиг.2. Примеры подходящих контрастных средств МРТ 19F.
Фиг.3. Химические формулы дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфохолина (DPPC), гидрогенизированного sn-глицеро-3-фосфохолина из бобов сои (HSPC) и монопальмитоил-sn-глицеро-3-фосфохолина (MPPC).
Фиг.4. ЯМР 19F сигнал липосом с 50 мМ NH4PF6 в полости (состав A) при 7 T. В результате добавления Triton-X100, неионного поверхностно-активного вещества, 19F сигнал становится четче, что свидетельствует о высвобождении NH4PF6 из внутренней части липосомы.
Фиг.5. Спектры ЯМР 19F липосом с низкой чувствительностью к температуре (состав B), содержащих NH4PF6 и [Tm(hpdo3a)(H2O)], при различных температурах.
Фиг.6. Интенсивность сигнала ЯМР 19F липосом с низкой чувствительностью к температуре (LTSL) с различной концентрацией заключенного в них NH4PF6 (состав A-D) изображена в качестве функции от температуры при 7 T, показано увеличение интенсивности сигнала 19F при температуре фазового перехода (плавлении) в результате повышения температуры.
Фиг.7. Спектр Z (слева) и эффекты CEST (справа) липосом с низкой чувствительностью к температуре, загруженных 50 мМ [Tm(hpdo3a)(H2O)] и 50 мМ NH4PF6 (состав B), как функции от уровня мощности предварительного насыщения (2,9-10,6 мкT) при 298 K и 7,0 T. Эффект CEST рассчитали по уравнению: (1-MS/M0)*100%, где Ms представляет собой величину сигнала протона воды после избирательного насыщения водного пространства внутри липосомы и M0 представляет собой интенсивность сигнала протонов водного объема при контролируемом облучении относительно сдвига частоты.
Фиг.8. Интенсивность сигнала ЯМР контрастных средств липосом с низкой чувствительностью к температуре для CEST и 19F МРТ изображена как функция температуры (состав B).
Фиг.9. Изображения CEST контрастных средств МРТ (состав B) липосом с низкой чувствительностью к температуре, полученные с использованием одновременной двойной последовательности 19F/1H при 3T. Эффект CEST, наблюдаемый при 297 K, исчезал при 311 K, что свидетельствует о высвобождении o [Tm(hpdo3a)(H2O)] из внутреннего пространства липосом (слева). После нагревания средства сигнал МР 19F МР становится видимым (справа).
Фиг.10. Эффект CEST в зависимости от температуры для липосом с низкой чувствительностью к температуре (LTSL) (состав E), липосом с традиционной чувствительностью к температуре (TTSL) (состав F) и липосом, не чувствительных к температуре (NTSL) (состав G). Контрастные средства CEST МРТ липосом с низкой чувствительностью к температуре (состав E) демонстрируют четкое снижение эффекта CEST при 312 K, тогда как более медленное уменьшение эффекта CEST наблюдается при более высоких температурах для контрастных средств CEST МРТ, основанных или на TTSL, или на NTSL.
Фиг.11. 19F сигнал в зависимости от температуры для LTSL (состав E), TTSL (состав F) и NTSL (состав G).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
В широком смысле изобретение можно описать со ссылкой к носителю, подходящему для местной доставки биологически активного средства, такого как лекарственное средство, где носитель содержит контрастное средство 19F. При высвобождении из носителя контрастное средство 19F претерпевает изменения в способности быть обнаруженным. В частности, в состоянии, когда средство 19F заключено в носителе, сигнал МР контрастного средства 19F спектрально является очень широким. Таким образом, контрастное средство 19F является трудно детектируемым. Однако при высвобождении контрастное средство 19F становится детектируемым и дает чистый, предпочтительно узкий, сигнал в магнитном резонансе 19F.
В частности, изобретение можно описать со ссылкой к носителю, подходящему для местной доставки биологически активного средства, такого как лекарственное средство, где носитель содержит и контрастное средство 19F, и контрастное средство CEST.
Подходящий носитель для местной доставки биологически активного средства, такого как лекарственное средство (далее в настоящем документе коротко обозначаемого как «носитель лекарственного средства»), может иметь отношение ко множеству способов, в которых носитель, при загрузке лекарственным средством, может инициировать местное высвобождение лекарственного средства, например, в результате применения контролируемого внешнего фактора или доставки достаточного количества энергии. Это относится, например, к термочувствительным носителям лекарственного средства, которые могут инициировать местное высвобождение лекарственного средства в результате применения локального нагрева. Другие способы для местной доставки не обязательно подразумевают термочувствительные носители, а и носители, которые могут инициировать высвобождение лекарственного средства способом активации, который регулируется свойствами, отличными от термочувствительности, включая в качестве неограничивающих примеров pH, наличие газообразного ядра и/или слоев, и чувствительность к примененной извне частоты/длины волны и интенсивности ультразвука.
Контрастные средства 19 F МРТ
На основании объяснения, данного выше, будет понятно, что детектируемые МР 19F не встречаются в природе в организме и что МРТ 19F, таким образом, будет обязательно основано на использовании добавленных контрастных средств 19F.
Контрастные средства для МРТ 19F предпочтительно обладают большим количеством магнитно-эквивалентных групп фтора (чувствительность изменяется линейно с количеством магнитно-эквивалентных атомов F на молекулу). Для требуемой комбинации с CEST МРТ используемые контрастные средства МР 19F являются, предпочтительно, водорастворимыми и, в частности, предпочтительно изменяют заряд молекул, чтобы обеспечить, по возможности, высокую растворимость в воде. Для применения в фосфолипидных оболочках предпочтительные контрастные средства 19F несущественно связаны или не являются существенно связанными с фосфолипидами. Для высвобождения в организме человека или животного контрастные средства 19F предпочтительно являются низкотоксичными и обладают высокой биологической совместимостью.
Предпочтительные контрастные средства 19F выбирают из соединений, проиллюстрированных на фиг.2, и их смесей. Наиболее предпочтительно используют аналоги алифатических углеводородов с зарядом на F.
CEST МРТ
В предпочтительном варианте осуществления изобретение также относится к контрастному усилению CEST МРТ. Этот способ служит для создания контраста изображения посредством использования химического обменно-зависимого переноса насыщения (CEST) с определенных, предварительно магнитнонасыщенных протонов, в суммарный сигнал молекул воды, определяемый МРТ.
В предпочтительном варианте осуществления изобретение также относится к применению любого контрастного усиления типа CEST для термочувствительного высвобождения лекарственного средства, и предпочтительно использовать более новые современные способы CEST, как только они становятся доступными.
CEST в комбинации с парамагнитным реагентом для химического сдвига (ParaCEST) представляют собой способ, в котором намагниченность совокупности протонов контрастного средства CEST с парамагнитным сдвигом избирательно насыщают, применяя радиоизлучение (RF). Перенос этого насыщения в суммарный сигнал молекул воды посредством протонного обмена приводит к сниженному количеству возбудимых протонов воды, окружающих контрастное средство CEST. Таким образом, наблюдают снижение интенсивности суммарного сигнала воды, что можно использовать для создания (отрицательного) контрастного усиления в изображениях МРТ.
Способ получения высокоэффективного CEST основан на использовании большого количества молекул воды раствора, содержащего парамагнитный сдвигающий реагент (например, Na[Tm(dotma)(H2O)]), где «H4dotma» обозначает α,α',α'',α'''-тетраметил-1,4,7,10-тетрауксусную кислоту и dotma обозначает соответствующую четырехкратно депротонированную тетраанионную форму лиганда, для предоставления совокупности протонов с химическим сдвигом и которые, таким образом, можно избирательно насыщать посредством импульса RF. Если эту систему заключать в носитель, например в липосому, магнитное насыщение можно переносить в суммарный сигнал молекул воды за пределы носителей без химического сдвига (LipoCEST). Величину переноса намагниченности и, таким образом, степень контрастного усиления определяют посредством скорости диффузии воды через оболочку носителя, например фосфолипидную мембрану, а также количеством воды в пределах носителя.
Оптимальная скорость обмена воды прямо коррелирует с разностью химического сдвига между сигналом совокупности протонов в пределах носителя и сигналом суммарной воды за пределами носителя. Парамагнитный сдвиг, который воздействует на молекулы воды в пределах липосом, состоит из двух основных составляющих: химический сдвиг, возникающий вследствие прямого дипольного взаимодействия между молекулами воды и сдвигающим реагентом (δdip), и химический сдвиг, обусловленный эффектом суммарной магнитной восприимчивости (δbms). Суммарный парамагнитный сдвиг представляет собой сумму двух этих составляющих:
δ=δdip+δbms (1)
Для сферических частиц δbms составляет ноль, но для анизотропных частиц δbms может быть существенной. Несферические частицы в магнитном поле испытывают воздействие силы, которая заставляет их выстраиваться в соответствии с линиями магнитного поля. В случае липосом этот эффект дополнительно увеличен, если они несут парамагнитные молекулы, ассоциированные с фосфолипидной мембраной.
Ссылкой на CEST, в которой используют несферические липосомы, является Terreno, E. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 966-968 (2007).
19 F и МР 1 H комбинированное контрастное усиление
По изобретению подходящую комбинацию 19F и 1H МР можно осуществлять различными способами.
Так, двойное или множественное мечение контраста МР можно обеспечивать посредством использования механизма CEST и/или МР 19F. Альтернативно, множество видов контраста МР можно создать посредством модификации времени продольной релаксации (T 1) или поперечной релаксации (Т 2) изображаемого исследуемого образца (как правило, протонов воды) посредством содержащего металл соединения, присутствующего в носителе. Любые из этих механизмов контрастного усиления можно дополнительно использовать в любой их комбинации.
Контраст МРТ, дважды или множественно меченый, в зависимости от физического состояния носителя контролируют или способом последовательного или чередующегося контроля общепринятым устройством МР или одновременно используя комбинации последовательностей на спектрометрических системах с двойной настройкой, например, на резонансных частотах МР 1Н и 19F.
В этом аспекте изобретение также относится к использованию способа получения изображения МРТ одновременно на двух ядрах в контролировании и/или управлении доставкой лекарственного средства.
Комбинация CEST и контрастного средства 19F в термочувствительной липосоме предлагает возможность контролирования процесса высвобождения лекарственного средства независимо и одновременно, посредством способов CEST и МРТ 19F. Одновременный контроль двух различных сигналов МР опосредован соответствующими техниками МР с двойным мечением. Этот подход приводит к некоторым возможным преимуществам. Так, пространственное распределение частиц, нагруженных лекарственным средством, можно определять до высвобождения лекарственного средства способами CEST МРТ; сигналы CEST и МР 19F усиливаются с количеством высвобожденного лекарственного средства, что предусматривает количественный контроль дозы доставленного лекарственного средства in vivo, используя обратную связь; высвобождение лекарственных средств из носителя в участке, пораженном заболеванием, можно вызвать воздействием локального стимула, такого как нагревание, в случае термочувствительных липосом, используя, например, RF или ультразвук; контрастное усиление CEST МР можно применять или не применять по желанию.
Носитель
Выше делается ссылка на носитель, подходящий для местной доставки биологически активного средства, такого как лекарственное средство. Далее в настоящем документе термин «биологически активное средство» будем кратко называть как «лекарственное средство», а носитель как «носитель лекарственного средства».
Носитель лекарственного средства в контексте по настоящему изобретению относится к любому материалу, в котором или на котором может содержаться биоактивное средство, таким образом, с которым оно способно быть высвобожденным в организм субъекта.
Подходящие носители включают микроносителии, в частности наноносители, такие как липосомы, полимерсомы, нанокапсулы и другие лекарственные формы, размер или природа которых соразмерна использованию в качестве контрастного средства CEST.
Носитель лекарственного средства должен быть введен в организм субъекта, подвергаемого воздействию МРТ. Это можно осуществить, например, инъекцией в кровоток или другими способами введения носителя в жидкость организма.
Лекарственное средство представляет собой химическое вещество, используемое для лечения, устранения, предотвращения или диагностики заболевания или нарушения или, в других случаях, для улучшения физического или душевного самочувствия. Управляемая доставка, предусмотренная по настоящему изобретению, будет, главным образом, полезна для терапевтических средств (т.е. в строгом смысле лекарственным средствам, предназначенным для лечения или предотвращения заболевания или нарушения), а также для средств, которые вводят для диагностических целей. Хотя другие биоактивные средства, т.е. те, которые не являются терапевтическими или диагностическими, такие как функциональные продукты, не будут, как правило, подвергаться действию управляемой и/или контролируемой доставки, такое можно по желанию осуществить, используя настоящее изобретение.
Наиболее оптимального использования по изобретению достигают в случае адресных видов лечения, т.е. в случае лекарственных средств, которые предназначены для адресной доставки, поскольку по природе такая доставка извлекает наибольшую пользу из контролирования, предоставляемого по изобретению. Это касается, например, средств лечения опухолей, подлежащих доставке в место расположения опухоли, средств лечения или предотвращения сердечно-сосудистого нарушения, такого как атеросклероз коронарных артерий, или антитромботических средств (например, для местного растворения тромбов), или средств, которым требуется прохождение через гематоэнцефалический барьер, таких как нейромодуляторы, которые можно использовать при лечении состояний, относящихся к нервной системе, таких как эпилепсия, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона или инсульт. Преимущества управления и контролирования адресной доставки лекарственного средства также являются пригодными для адресных диагностических средств. Аналогично, как и в случае адресных видов лечения, и в данном случае злокачественная опухоль представляет собой область, где может быть важна сайт-специфическая доставка.
Биоактивные средства, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают биологически активные средства, включающие терапевтические лекарственные средства, эндогенные молекулы и фармакологически активные средства, включающие антитела, молекулы питательных веществ; косметические средства, диагностические средства и дополнительные контрастные средства для получения изображения. Как применяют в настоящем документе, активное средство включает фармакологически приемлемые соли активных средств.
По настоящему изобретению носители лекарственного средства могут содержать или гидрофильные или гидрофобные биоактивные средства. Гидрофильное биоактивное средство может быть заключено в водное пространство носителя, тогда как гидрофобные биоактивные средства могут быть встроены в гидрофобные домены носителя, например в липидную двухслойную структуру липосом. Нуклеиновые кислоты, углеводы и в основном белки и пептиды являются водорастворимыми или гидрофильными. Например, также рассматривают биоактивные средства, которые представляют собой низкомолекулярные соединения, липиды, липополисахариды, полинуклеотиды и антисмысловые нуклеотиды (средства генной терапии). Такие биологически активные средства, которые можно встраивать, включают, таким образом, непептидные, небелковые лекарственные средства. В объем настоящего изобретения возможно включение лекарственных средств полимерной природы, а также включение лекарственных средств с относительно низкой молекулярной массой, менее чем 1500 г/мол или даже менее чем 500 г/моль.
Таким образом, соединения, предполагаемые для применения в качестве биоактивных средств в контексте по настоящему изобретению, включают любое соединение с терапевтическим или профилактическим действием. Это может быть соединение, которое влияет или принимает участие в тканевом росте, клеточном росте, клеточной дифференцировке, соединение, которое способно инициировать биологическое действие, такое как иммунный ответ или соединение, которое может участвовать в одном или нескольких биологических процессах. Перечень неограничивающих примеров включает противомикробные средства (включающие противобактериальные, противовирусные средства и противогрибковые средства), противовирусные средства, противоопухолевые средства, ингибиторы тромбина, противотромбозные средства, тромболитические средства, фибринолитические средства, ингибиторы ангиоспазма, блокаторы кальциевых каналов, сосудорасширяющие средства, антигипертензивные средства, противомикробные средства, антибиотики, ингибиторы поверхностных гликопротеиновых рецепторов, противотромбоцитарные средства, антимитотические средства, ингибиторы микротрубочек, антисекреторные средства, ингибиторы актина, ингибиторы ремоделирования, антиметаболиты, противопролиферативные средства (включающие антиангиогенные средства), химиотерапевтические средства против злокачественной опухоли, стероидные или нестероидные противовоспалительные средства, иммуносупрессирующие средства, антагонисты гормона роста, факторы роста, агонисты дофамина, радиотерапевтические средства, компоненты внеклеточного матрикса, ингибиторы ACE, акцепторы свободных радикалов, хелатирующие средства, антиоксиданты, средства, направленные против полимераз, и средства фотодинамической терапии.
Относительно небольшие пептиды могут быть названы по количеству аминокислот (например ди-, три-, тетрапептиды). Пептид с относительно небольшим количеством амидных связей можно также назвать олигопептидом (вплоть до 50 аминокислот), в то время как пептид с относительно большим количеством аминокислот (более чем 50 аминокислот) можно называть полипептидом или белком. В дополнение к существующему полимеру из аминокислотных остатков некоторые белки можно дополнительно описать посредством так называемой четвертичной структуры, конгломерата некоторого количества полипептидов, которые необязательно химически связаны посредством амидных связей, а связаны силами, как правило, известными специалистам в данной области, такими как электростатические и Вандерваальсовы силы. Как применяют в настоящем документе, термин «пептиды, белки или их смесь» представлен для включения всех перечисленных выше возможностей.
Как правило, белок и/или пептид отбирают исходя из его биологической активности. В зависимости от вида выбранного полимера продукт, получаемый посредством настоящего процесса, является наиболее подходящим для контролируемого высвобождения белков и пептидов. В конкретном варианте осуществления белок или пептид представляет собой фактор роста.
Другие примеры пептидов или белков или организмов, содержащих пептиды или белки, которые предпочтительно могут содержаться в загруженном полимере, включают, но не ограничивается ими, иммуногенные пептиды или иммуногенные белки, которые включают, но не ограничиваются ими, следующие:
токсины, такие как дифтерийный токсин и тетанотоксин.
Вирусные поверхностные антигены или части вирусов, таких как аденовирусы, вирус Эпштейна-Барр, вирус гепатита A, вирус гепатита B, вирусы герпеса, ВИЧ-1, ВИЧ-2, HTLV-III, вирусы гриппа, вирус японского энцефалита, вирус кори, вирус папиллом, парамиксовирусы, вирус полиомиелита, вирус бешенства, вирус краснухи, вирусы вакцинии (оспа) и вирус желтой лихорадки.
Бактериальные поверхностные антигены или части бактерий, таких как Bordetella pertussis, Helicobacter pylori, Clostridium tetani, Corynebacterium diphtheria, Escherichia coli, Haemophilus influenza, Klebsiella species, Legionella pneumophila, Mycobacterium bovis, Mycobacterium leprae, Mycobacterium tuberculosis, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Proteus species, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella species, Shigella species, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Vibrio cholera и Yersinia pestis.
Поверхностные антигены паразитов, вызывающих заболевание или частей паразитов, таких как Plasmodium vivax (малярия), Plasmodium falciparum (малярия), Plasmodium ovale (малярия), Plasmodium malariae (малярия), Leishmania tropica (лейшманиоз), Leishmania donovani (лейшманиоз), Leishmania branziliensis (лейшманиоз), Trypanosoma rhodescense (африканский трипаносомоз), Trypanosoma gambiense (африканский трипаносомоз), Trypanosoma cruzi (заболевание Шагаса), Schistosoma mansoni (шистосомоз), Schistosomoma haematobium (шистосомоз), Schistosoma japonicum (шистосомоз), Trichinella spiralis (трихинеллез), Stronglyloides duodenale (анкилостомоз), Ancyclostoma duodenale (анкилостомоз), Necator americanus (анкилостомоз), Wucheria bancrofti (филяриоз), Brugia malaya (филяриоз), Loa loa (филяриоз), Dipetalonema perstaris (филяриоз), Dracuncula medinensis (филяриоз) и Onchocerca volvulus (филяриоз).
Иммуноглобулины, такие как IgG, IgA, IgM, антирабический иммуноглобулин и иммуноглобулин против вакцинии.
Антитоксин, такой как ботулиновый антитоксин, дифтерийный антитоксин, газово-гангренозный антитоксин, столбнячный антитоксин.
Антигены, которые вызывают иммунный ответ против заболеваний стоп и полости рта.
Гормоны и факторы роста, такие как фолликулостимулирующий гормон, пролактин, ангиогенин, эпидермальный фактор роста, кальцитонин, эритропоэтин, тиреотропин-высвобождающий гормон, инсулин, гормоны роста, инсулиноподобные факторы роста 1 и 2, фактор роста костной ткани, хорионический гонадотропин человека, лютеинизирующий гормон, фактор роста нервов, адренокортикотропный гормон (ACTH), гормон, высвобождающий лютеинизирующий гормон (LHRH), паратиреоидный гормон (PTH), гормон, высвобождающий тиротропин (TRH), вазопрессин, холецистокинин и гормон, высвобождающий кортикотропин; цитокины, такие как интерфероны, интерлейкины, колониестимулирующие факторы и фактор некроза опухолей: фибринолитические ферменты, такие как урокиназа, активатор плазминогена из почек; и факторы свертывания крови, такие как белок C, фактор VIII, фактор IX, фактор VII и антитромбин III.
Примеры других белков или пептидов представляют собой альбумин, натрийуретический фактор, ренин, супероксиддисмутазу, альфа-1-антитрипсин, белки легочного сурфактанта, бацитрацин, бестатин, цидоспорин, пептид дельта сна (DSIP), эндорфины, глюкагон, грамицидин, факторы, ингибирующие меланоциты, нейротензин, окситоцин, соматостатин, терпротид, тимический сывороточный фактор, тимозин, DDAVP, дерморфин, мет-энкефалин, пептидогликан, сатиетин, тимопентин, продукт разрушения фибрина, дезэнкефалин-альфа-эндорфин, гормон, высвобождающий гонадотропин, лейпролид, альфа-MSH и меткефамид.
Противоопухолевые средства, такие как алтретамин, фторурацил, амсакрин, гидроксикарбамид, аспарагиназа, ифосфамид, блеомицин, ломустин, бусульфан, мелфалан, хлорамбуцил, меркаптопурин, хлорметин, метотрексат, цисплатин, митомицин, циклофосфамид, прокарбазин, цитарабин, тенипозид, дакарбазин, тиотепа, дактиномицин, тиогуанин, даунорубицин, треосульфан, доксорубицин, тиофосфамид, эстрамуцин, винбластин, этоглуцид, винкристин, этопозид, виндезин и паклитаксел.
Противомикробные средства, содержащие:
Антибиотики, такие как ампициллин, нафциллин, амоксициллин, оксациллин, азлоциллин, пенициллин G, карбенициллин, пенициллин V, диклоксациллин, фенетициллин, флоксациллин, пиперациллин, мециллинам, сулбенициллин, метициллин, тикарциллин, мезлоциллин. Цефалоспорины: цефаклор, цефалотин, цефадроксил, цефапирин, цефамандол, цефрадин, цефатризин, цефсулодин, цефазолин, цефтазидим, цефоранид, цефтриаксон, цефокситин, цефуроксим, цефацетрил, латамоксеф и цефалексин. Аминогликозиды, такие как амикацин, неомицин, дибекацин, канамицин, гентамицин, нетилмицин, тобрамицин. Макролиды, такие как амфотерицин B, новобиоцин, бацитрацин, нистатин, клиндамицин, полимиксины, колистин, ровамицин, эритромицин, спектиномицин, линкомицин, ванкомицин. Тетрациклины, такие как хлортетрациклин, окситетрациклин, демеклоциклин, ролитетрациклин, доксициклин, тетрациклин и миноциклин. Другие антибиотики, такие как хлорамфеникол, рифамицин, рифампицин и тиамфеникол.
Химиотерапевтические средства, такие как сулфонамиды сульфадиазин, сульфаметизол, сульфадиметоксин, сульфаметоксазол, сульфадимидин, сульфаметоксипиридазин, сульфафуразол, сульфафеназол, сульфален, сульфисомидин, сульфамеразин, сульфизоксазол и триметоприм с сульфаметоксазолом или сульфаметролом.
Антисептические средства для мочевыводящих путей, такие как метанамин, хинолоны (норфлоксацин, циноксацин), налидиксовая кислота, нитросоединения (нитрофурантоин, нифуртоинол) и оксолиновая кислота.
Лекарственное средство для лечения анаэробных инфекций, такое как метронидазол.
Лекарственные средства для лечения туберкулеза, такие как аминосалициловая кислота, изониазид, циклосерин, рифампицин, этамбутол, тиокарлид, этионамид и виомициин.
Лекарственные средства для лепры, такие как амитиозон, рифампицин, клофазимин, сульфоксон натрия и диаминодифенилсульфон (DDS, дапсон).
Противогрибковые средства, такие как амфотерицин B, кетоконазол, клотримазол, миконазол, эконазол, натамицин, флуцитозин, нистатин и гризеофульвин.
Противовирусные средства, такие как ацикловир, идоксуридин, амантидин, метисазон, цитарабин, видарабин и ганцикловир.
Химиотерапия амебиаза, такая как хлорохин, йодохинолин, клиохинол, метронидазол, дегидроэметин, паромомицин, дилоксанид, фуроатэтинидазол и эметин.
Противомалярийные средства, такие как хлорохин, пириметамин, гидроксихлорохин, хинин, мефлохин, сульфадоксин/пириметамин, пентамидин, сурамин натрия, примахин, триметоприм и прогуанил.
Противогельминтные средства, такие как антимонилкалиевая соль винной кислоты, ниридазол, антимонилнатрия димеркаптосукцинат, оксамниквин, бефениум, пиперазин, дихлорфен, празиквантел, диэтилкарбамазин, пирантел памоат, хикантон, пиривиум памоат, левамизол, стибофен, мебендазол, тетрамизол, метрифонат, тиобендазол и никлозамид.
Противовоспалительные средства, такие как ацетилсалициловая кислота, мефенамовая кислота, аклофенак, напроксен, азопропанол, нифлумовая кислота, бензидамин, оксифенбутазон, диклофенак, пироксикам, фенопрофен, пирпрофен, флурбипрофен, натрия салицилат, ибупрофен, сулиндак, индометацин, тиапрофеновая кислота, кетопрофен и толметин.
Средства против подагры, такие как колхицин и аллопуринол.
Анальгетики центрального действия (опиоидные), такие как альфентанил, метадон, бензитрамид, морфий, бупренорфин, никоморфин, буторфанол, пентазоцин, кодеин, петидин, декстроморамид, пиритрамид, декстропропоксифен, суфентанил и фентанил.
Местные анестетики, такие как артикаин, мепивакаин, бупивакаин, прилокаин, этидокаин, прокаин, лидокаин и тетракаин.
Лекарственные средства для болезни Паркинсона, такие как амантидин, дифенгидрамин, апоморфин, этопропазин, бензтропина мезилат, лерготрил, бипериден, леводопа, бромокриптин, лизурид, карбидопа, метиксен, хлорфеноксамин, орфенадрин, цикримин, проциклидин, дексетимид и тригексифенидил.
Мышечные релаксанты центрального действия, такие как баклофен, каризопродол, хлормезанон, хлорзоксазон, циклобензаприн, дантролен, диазепам, фебарбамат, мефеноксалон, мефенезин, метоксалон, метокарбамол и толперизон.
Кортикостероиды включают:
Минералокортикостероиды, такие как кортизол, дезоксикортикостерон и флуоксиместерон.
Глюкокортикостероиды, такие как беклометазон, бетаметазон, кортизон, дексаметазон, флуоцинолон, флуоцинонид, флуокортолон, фторметолон, флупреднизолон, флурандренолид, галцинонид, гидрокортизон, медризон, метилпреднизолон, параметазон, преднизолон, преднизон и триамцинолон (ацетонид).
Андрогены включают:
Андрогенные стероиды, использующиеся в терапии, такие как даназол, флуоксиместерон, местеролон, метилтестостерон, тестостерон и их соли.
Анаболичесткие стероиды, использующиеся в терапии, такие как калустерон, нандролон и их соли, дромостанолон, оксандролон, этилэстренол, оксиметолон, метандриол, станозолол, метандростенолон и тестолактон.
Антиандроген, такой как ципротерона ацетат.
Эстрогены, включающие эстрогенные стероиды, использующиеся в терапии, такие как диэтилстилбестрол, эстрадиол, эстриол, этинилэстрадиол, местранол и хинестрол.
Антиэстрогены, такие как хлортрианизен, кломифен, этамокситрифетол, нафоксидин и тамоксифен.
Прогестины, такие как аллилэстренол, дезогестрел, диметистерон, дидрогестерон, этинилэстренол, этистерон, этинадиола диацетат, этинодиол, гидроксипрогестерон, левоноргестрел, линестренол, медроксипрогестерон, мегестрола ацетат, норэтиндрон, норэтистерон, норэтинодрел, норгестрел и прогестерон.
Тиреоидные лекарственные средства, включающие:
Тиреоидные лекарственные средства, используемые в терапии, такие как левотиронин и лиотиронин.
Лекарственные средства против заболеваний щитовидной железы, использующиеся в терапии, такие как карбимазол, метимазол, метилтиоурацил и пропилтиоурацил.
Наряду с биоактивными средствами, которые являются водорастворимыми, можно включать другие водорастворимые соединения, такие как антиоксиданты, ионы, хелатирующие средства, красители, средства для получения изображения.
Предпочтительные терапевтические средства представлены в области злокачественной опухоли (например, противоопухолевые) и сердечно-сосудистого заболевания.
Способы получения липофильных производных лекарственного средства, которые подходят для состава с наночастицей или липосомой, известны в данной области (см. например, US 5534499, описывающий ковалентное присоединение терапевтических средств к цепи жирной кислоты фосфолипида). Лекарственные средства в настоящем изобретении могут также представлять собой пролекарственные средства.
Лекарственное средство может находиться во внутренней, внешней или в обеих частях носителя, например в полости и/или оболочке липосомы. Распределение лекарственного средства не зависит от распределения любого другого средства, содержащегося в носителе лекарственного средства, такого как парамагнитные реагенты для химического сдвига или парамагнитные средства. Можно использовать комбинацию лекарственных средств, и любое из этих лекарственных средств может находиться во внутренней, внешней или в обеих частях носителя, например в полости и/или оболочке липосомы.
Термочувствительные носители
Изобретение предпочтительно относится к носителям, которые являются термочувствительными. Это обозначает, что физическое или химическое состояние носителя зависит от его температуры.
Можно использовать любой термочувствительный носитель, который может содержать в себе представляющую интерес молекулу и который сохраняет целостность при температуре организма (т.е. 37°C), но разрушается при любой другой температуре, отличной от температуры организма, носитель, который может хорошо переноситься субъектом. Носители по изобретению включают, но не ограничиваются ими, термочувствительные микро- и наночастицы, термочувствительные полимерсомы, термочувствительные липосомы, термочувствительные нановезикулы и термочувствительные наносферы.
Как правило, термочувствительные нановезикулы имеют диаметр вплоть до 100 нм. В контексте по данному изобретению везикулы больше чем 100 нм, как правило, вплоть до 5000 нм рассматривают как микровезикулы. Слово «везикула» описывает любой вид микро- или нановезикулы. Везикулы, такие как липосомальные везикулы, как правило, содержат полость, которая может содержать любое представляющее интерес вещество. В изобретении это является предпочтительным, как изложено выше.
Термочувствительные наносферы включают, но не ограничиваются ими, сферы, которые не меньше чем 5 нанометров. Наносферы, как правило, не содержат полость, т.е. в этом варианте осуществления изобретения эффект CEST должен быть реализован исключительно посредством химического сдвига протонов самого парамагнитного средства для химического сдвига, который содержится в наносфере.
Термочувствительные полимерсомы включают, но не ограничиваются ими, любую полимерную везикулу, включающую микровезикулы и нановезикулы.
Термочувствительные липосомы включают, но не ограничиваются ими, любую липосому, включая те, которые имеют продленное время полужизни, например липосомы с PEG в своем составе.
Для использования оптимального контрастного усиления CEST предпочтительно применять термочувствительные носители, такие как липосомы, которые имеют окружающую полость полупроницаемую оболочку. Преимуществом этого является то, что контрастное усиление CEST можно осуществлять на основе парамагнитного средства для химического сдвига, которое содержится в полости, на основе взаимодействия с совокупностью протонов или других анализируемых МРТ соединений, также присутствующих в полости.
Термин «полупроницаемый» хорошо понимают в данной области. В основном термин относится к свойству мембраны, такой как оболочка, которая является избирательно проницаемой, иногда также обозначаемой как частично или избирательно проницаемая. В значении оболочка представлена структура, которая по существу является замкнутой, что обозначает, что структура не является полностью открытой перегородкой и предпочтительно представляет собой в основном закрытую перегородку (в этом случае оболочка, окружающая полость), которая дает возможность некоторым молекулам или ионам проходить сквозь нее посредством диффузии.
В описании, полупроницаемость оболочки относится, как правило, к ее способности давать возможность анализируемому МРТ соединению проходить сквозь нее посредством диффузии. Таким образом, если комбинация анализируемого соединения (такого как вода или другие низкомолекулярные соединения, содержащие протоны) и оболочки (такой, как липидная двухслойная структура) является такой, что анализируемое соединение способно проходить сквозь оболочку посредством диффузии, оболочку рассматривают как полупроницаемую.
Ссылки на термочувствительные носители с полупроницаемой оболочкой представлены, например, в US 6726925, US 2006/0057192, US 2007/0077230A1 и JP 2006-306794. Исходя из описания данного изобретения, ссылка на эти описания позволит специалистам в данной области осуществить контрастное усиление CEST, используя термочувствительные липосомы.
Липосомы, как правило, представляют собой сферические везикулы, содержащие двухслойную мембрану, окружающую полость или просвет. Двухслойная структура по меньшей мере может состоять из одного фосфолипида и может как содержать, так и не содержать холестерин. Липосомы могут состоять из фосфолипидов, полученных из природного источника, смешанных с липидными цепями (такой как яичный фосфатидилэтаноламин) или чистых компонентов поверхностно-активного вещества, подобных диолеоилфосфатидилэтаноламину (DOPE). Термин «липосомы», как используют в описании изобретения, включает липидные сферы, как правило, обозначаемые мицеллами.
Типичным примером полупроницаемой оболочки также являются полупроницаемые мембраны, содержащие фосфолипидную двухслойную структуру. Фосфолипидная двухслойная структура является наиболее проницаемой для небольших, незаряженных растворенных веществ. Липосомы можно получить на основе фосфолипидной двухслойной структуры.
Термочувствительные липосомы для применения в изобретении хорошо сохраняют свою структуру при приблизительно 37°, т.е. температуре организма человека, но разрушаются при более высокой температуре, которая незначительно превышает температуру организма человека и также предпочтительно выше температуры организма при лихорадочных состояниях. Как правило, температрура приблизительно 42°C является очень эффективной температурой для термически управляемой доставки лекарственного средства.
Необходимое нагревание для повышения температуры термочувствительных носителей лекарственного средства можно использовать, для того чтобы способствовать разрушению термочувствительных носителей. Нагревание можно применять любым физиологически приемлемым способом, предпочтительно посредством использования сфокусированного источника энергии, способного индуцировать в высокой степени ограниченную гипертермию. Энергию можно предоставлять посредством, например, микроволн, ультразвука, магнитной индукции, инфракрасной или световой энергии.
Термочувствительные липосомы известны в данной области. Липосомы по настоящему изобретению можно получать любым из множества способов, которые известны в данной области. См., например, патент США № 4235871; опубликованную заявку PCT WO 96/14057; New RRC, Liposomes: A practical approach, IRL Press, Oxford (1990), pages 33-104; Lasic,D.D., Liposomes from physics to applications, Elsevier Science Publishers, Amsterdam, 1993; Liposomes, Marcel Dekker, Inc., New York (1983).
Заключение лекарственного средства или другого биоактивного средства в пределах липосом по настоящему изобретению можно также осуществлять, используя общепринятые в данной области способы. При получении липосомных композиций по настоящему изобретению можно использовать стабилизаторы, такие как антиоксиданты и другие добавки, при условии что они не препятствуют существенно цели по изобретению.
Липосомы и другие возможные носители, основанные на полупроницаемой оболочке, окружающей полость, будут, как правило, сферическими. Для применения по изобретению такие сферические носители предпочтительно приводить в состояние асферических. Например, в случае липосом это осуществляют, подвергая липосомы процессу диализа против гипертонического буферного раствора, т.е. буферного раствора с более высокой осмолярностью по сравнению с раствором внутреннего пространства липосом. Диализ приводит к прямой диффузии воды внутреннего пространства липосом в суммарный раствор. Это снижает общий объем внутреннего пространства липосом. Так как площадь поверхности липосом остается постоянной, снижение объема заставляет липосомы деформироваться и принимать несферическую форму, такую как дискообразную, сигарообразную или любую другую несферическую форму.
Парамагнитные реагенты для химического сдвига
В изобретении парамагнитные сдвигающие реагенты могут содержаться любым способом в носителе или на поверхности носителя. Предпочтительно наличие сдвигающего реагента, который в достаточной степени взаимодействует с совокупностью протонов посредством заключения как реагента, так и совокупности протонов, в полость носителя.
Парамагнитный реагент или реагенты для химического сдвига могут представлять собой, по существу, любое парамагнитное средство, подходящее для приведения относительно большого количества молекул воды раствора или дисперсии, в которых содержится реагент, в совокупность протонов с химическим сдвигом относительно их резонансной частоты МР, по отношению к окружающим суммарным протонам молекул воды. Как объяснялось в настоящем документе ранее в отношении lipoCEST, предпочтительные термочувствительные носители лекарственного средства, которые содержат парамагнитный реагент для химического сдвига и внутреннюю совокупность протонов, можно насыщать посредством импульса RF. Поскольку предпочтительные носители лекарственного средства содержат оболочку, такую как липидную двухслойную мембрану липосом, которая, по существу, делает возможным обмен протонов с их непосредственным окружением, то насыщение, полученное в результате действия импульса RF, будет передано окружению загруженных, насыщенных RF, термочувствительных носителей лекарственного средства. Таким образом, при выполнении магнитно-резонансной томографии непосредственное окружение термочувствительных носителей лекарственного средства будет демонстрировать сниженную, по сравнению с другими суммарными молекулами воды, интенсивность сигнала и таким образом позволит определить непосредственное окружение контрастных средств вследствие сниженной интенсивности сигнала. Парамагнитный реагент для химического сдвига должен содержать парамагнитное соединение, т.е. любое соединение, обладающее парамагнитными свойствами. Предпочтительно, парамагнитное соединение содержит парамагнитный металл, где термин «металл» относится к содержащим металл нано- или микрочастицам или ионам металлов, явно включающим ионы металлов, образующих комплекс посредством хелатирующих лигандов. Парамагнитные металлы известны специалистам и не требуют разъяснения в рамках изобретения. Например, первые и последние переходные металлы, явно включающие хром, марганец, железо, а также лантаниды, такие как гадолиний, европий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий и иттербий.
Парамагнитный реагент для химического сдвига должен включать хелатирующие структуры, которые способны прочно связываться с парамагнитным металлом и допускающие взаимодействие металла с водой или другим подходящим источником протонов. В отношении подходящих хелатирующих структур представлена ссылка на P. Caravan et al., Chem. Rev., 99, 2293-2352 (1999). Воду предпочтительно по меньшей мере временно координируют с металлом парамагнитного реагента. В отношении механизмов химического сдвига представлена ссылка на J. A. Peeters et al., Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectr, 28, 283-350 (1999). В одном из вариантов осуществления сами хелатирующие структуры также содержат подлежащие обмену протоны, например протоны гидрокси, амино или амидной групп.
Подходящие парамагнитные реагенты для химического сдвига содержат ионы лантанидов, координированные с хелатирующей структурой, например макроциклические хелаты лантанида(III), полученные из 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусной кислоты (H4dota), 1,4,7,10-тетраазациклододекан-α,α',α'',α'''-тетраметил-1,4,7,10-тетрауксусной кислоты (H4dotma), и соответствующие лиганды, которые учитывают аксиально координированную молекулу воды в парамагнитном реагенте. Относительно этого представлена ссылка на Aime et al., Angew. Chem. Int. Ed., 44, 5513- 5515 (2005).
Предпочтительные парамагнитные реагенты для химического сдвига являются водорастворимыми. Подходящие реагенты для химического сдвига известны специалистам в данной области. Контрастные средства CEST не требуют какого-либо конкретного реагента для химического сдвига, при условии что сдвигающий реагент и совокупность протонов взаимодействуют в достаточной степени, приводя к образованию совокупности протонов с химическим сдвигом.
Предпочтительно, парамагнитный сдвигающий реагент представляет собой комплекс металла, содержащий ион металла и лиганд, который основан на многодентатном хелатирующем лиганде. Более предпочтительное взаимодействие реагента для химического сдвига с совокупностью протонов обеспечивают в форме координирования. Таким образом, для комплекса металла предпочтительно наличие по меньшей мере одного участка координирования металла, оставленного свободным для координирования по меньшей мере одной молекулы воды.
Примеры подходящих водорастворимых реагентов для химического сдвига представляют собой [Ln(hpdo3a)(H2O)](1), [Ln(dota)(H2O)]-(2), [Ln(dotma)(H2O)]- (3), [Ln(dotam)(H2O)]3+ (4) и [Ln(dtpa)(H2O)]2- (5), включая их производные и родственные соединения, с Ln представляющим собой ион лантанида.
Предпочтительно, парамагнитные реагенты для химического сдвига представляют собой лантанидный комплекс, такой как в формуле 1-5 ниже:
где лантанид представляет собой Eu3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+ и предпочтительно представляет собой Tm3+ или Dy3+.
Парамагнитные реагенты для химического сдвига, как правило, содержатся в средстве в количестве от 1 мМ до 2000 мМ, предпочтительно от 1 мМ до 1000 мМ и более предпочтительно от 50 мМ до 200 мМ. Парамагнитное средство для химического сдвига может представлять собой олигомерное или полимерное, олиго- или полиядерное соединение, содержащее множество парамагнитных ионов металлов на молекулу.
Дополнительные средства контрастного усиления
Термочувствительные носители лекарственного средства по изобретению могут содержать средства уменьшения T1 или T2. Относительно этого представлена ссылка на Aime et al., JACS, 129, 2430-2431 (2007). Таким образом, в МРТ 1H может быть реализована концепция объединения МРТ 19F в комбинации с T1, T2 и предпочтительно также с контрастированием CEST.
Различие в химическом сдвиге для протонов-переносчиков насыщения в окружении термочувствительных носителей лекарственного средства можно дополнительно увеличить, обеспечивая термочувствительный носитель лекарственного средства мембраной с дополнительным парамагнитным средством, который не обязательно представляет собой реагент для химического сдвига. Таким образом, затрагивают ориентацию несферического носителя в магнитном поле и усиливают указанный выше суммарной эффект чувствительности. Дополнительное парамагнитное средство предпочтительно представляет собой амфифильное соединение, содержащее лантанидный комплекс (на более полярной стороне амфифильного соединения) и неполярный конец, который имеет тенденцию, предпочтительно, к встраиванию и присоединению к липидной двухслойной структуре на поверхности термочувствительного носителя лекарственного средства, что обусловлено гидрофобными молекулярными взаимодействиями.
Эти амфильные парамагнитные комплексы могут представлять собой, например:
Парамагнитные реагенты для химического сдвига, которыми загружены термочувствительные носители лекарственного средства, можно комбинировать, предпочтительно, с парамагнитными средствами во внешней поверхности или на внешней поверхности носителя, например липосомной оболочке. Такие средства, как правило, содержат амфифильные соединения, несущие парамагнитную группу, предпочтительно лантанидный комплекс (на более полярной стороне амфильного соединения), и имеющие неполярный конец, который имеет тенденцию, предпочтительно, к встраиванию и присоединению к липидной двухслойной структуре на поверхности термочувствительного носителя лекарственного средства, что обусловлено гидрофобными межмолекулярными взаимодействиями.
Ион лантанида в необязательном парамагнитном средстве, связанный с мембраной, может быть идентичным или отличным от лантанида в пределах полости контрастного средства.
Как представлено по изобретению, парамагнитные реагенты для химического сдвига можно заключить под оболочку термочувствительных носителей лекарственного средства. Таким образом, создают совокупность протонов воды, которые имеют химический сдвиг, отличный от химического сдвига суммарного сигнала воды, окружающей носитель. Магнитный резонанс таких протонов воды с химическим сдвигом может быть насыщен импульсом RF с достаточно узкой полосой пропускания. Так как молекулы воды во внутреннем пространстве контрастного средства быстро обмениваются с суммарными молекулами воды, окружающими контрастные средства, это насыщение переносится на суммарную воду.
Таким образом, при использовании на практике на месте нахождения контрастного средства CEST на основе термочувствительных носителей лекарственного средства окружающая вода (т.е. жидкость организма, в предпочтительном использовании in vivo) на МР изображениях с контрастным усилением CEST будет видна в виде областей с низкой интенсивностью. МРТ с контрастным усилением CEST мы подразумеваем общепринятое МРТ, где перед намагничиванием резонанс способных к обмену протонов воды избирательно насыщен. Используемый для насыщения импульс RF, как правило, имеет полосу частот от нескольких Гц до нескольких сотен Гц. Надлежащая частота импульса, как правило, заранее известна из модельных или преклинических исследований CEST МРТ, но также может быть оптимизирована в течение осуществляемого клинического исследования МРТ.
Таким образом, местоположение предпочтительных носителей по настоящему изобретению (которые не только содержат контрастное средство 19F, но также обеспечивают контрастное усиление CEST посредством представления парамагнитных средств для химического сдвига и совокупности протонов) определяют не только МРТ 19F, при высвобождении контрастного средства 19F, но также посредством МРТ 1H в любой момент времени до вскрытия носителя. Если носители дополнительно содержат контрастные средства, влияющие на T1 или T2, также можно определять стадию высвобождения лекарственного средства при вскрытии носителя (контрастное усиление CEST будет работать при условии, что оболочка является сомкнутой и обмен насыщенных протонов может происходить за счет диффузии, контрастное усиление T1 или T2 будет осуществлять свое действие в случае, когда этим контрастным средствам позволяют взаимодействовать с суммарной водой (т.е. жидкостью организма, если указанные средства высвобождаются посредством вскрытия оболочки).
Носители по изобретению можно использовать различными способами. Их можно применять для создания, в любом водном окружении, требуемого уровня контраста МРТ. Его основным применением, которое осуществляется также там, где преимущества от использования термочувствительных носителей лекарственного средства наиболее ценны, является создание локального контраста при применении МРТ in vivo. Это можно осуществить посредством введения контрастных средств, например инъекцией в кровь или в другую жидкость организма живого существа, предпочтительно человека, и выполнением посредством МРТ с контрастным усилением CEST полного или частичного сканирования организма указанного существа. Полученное контрастное усиление CEST суммарного сигнала молекул воды представляет возможность визуального контроля очагов, таких как опухоли, в которых нарушено нормальное распределение жидкости организма. Также контрастные средства по изобретению в своей липидной оболочке могут обеспечивать специфичные к заболеванию молекулярные зонды, например посредством наличия соединений, содержащих гидрофобный конец, подходящий для внедрения внутрь поверхности носителя (например, в случае фосфолипидной поверхности), где другой конец соединений содержит требуемый лиганд. Термочувствительные носители лекарственного средства предназначены для высвобождения их терапевтического содержимого, активированного в области биологической мишени, что соответствует разрушению оболочки носителя. Для большинства терапевтических наноносителей, которых, например, метят контрастом МР вида LIPOCEST, сигнал CEST МРТ исчезает с процессом высвобождения. Таким образом, путь заключенного терапевтического материала больше не прослеживается или не поддается количественному определению посредством МР. Это та ситуация, где ценность сигнала 19F для медицинского применения является особенно заметной. Сигнал 19F, который возникает с высвобождением лекарственного средства, можно использовать для количественного определения процесса высвобождения лекарственного средства и для оценки терапевтической эффективности. В зависимости от молекулярной структуры метка 19F может сопровождать проникновение или накопление в тканях лекарственного средства, в то время как метка наноносителя CEST содержится в проводящих сосудах.
Это позволяет контрастным средствам располагаться преимущественно в желаемых или предполагаемых участках организма, которые затем можно увидеть посредством МРТ. Это расширяет возможность применения местной доставки носителей лекарственного средства по изобретению.
Контрастные средства CEST по изобретению действуют предпочтительно на основе совокупности протонов в пределах носителя, которые обмениваются с жидкостью за пределами носителя. Этот обмен может быть осуществлен посредством переноса протонов воды, а также посредством других молекул, достаточно маленьких для того, чтобы пройти сквозь оболочку носителя, т.е. такую как предпочтительная липидная двухслойная структура термочувствительных липосом.
Следует понимать, что изобретение не ограничено вариантами осуществления и формулами, описанными в настоящем документе ранее. Также следует понимать, что в пунктах формулы изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или стадий. В случае использования единственного числа существительного это включает и множественное число существительного, если что-либо другое конкретно не указано.
ПРИМЕР 1
Липосомы со средним диаметром 100 нм получали посредством способа гидратации липидной пленки в сочетании с последующей экструзией. MPPC и DPPC растворили в растворе CHCl3EtOH (4:1 об./об.). Растворитель осторожно удалили при пониженном давлении и получили тонкую липидную пленку. Липидную пленку гидратировали в растворе 50 мМ NH4PF6 и 50 мМ [Tm(hpdo3a)(H2O)] в буфере 20 мМ HEPES при pH 7,4. Затем получали дисперсию посредством неоднократной экструзии через поликарбонатные мембранные фильтры с диаметрами пор 200 нм и 100 нм. Полученные липосомы диализовали в течение ночи при 4°C для удаления NH4PF6 и [Tm(hpdo3a)(H2O)], которые не были удалены после гидратации липидной пленки. Диализ проводили против буфера с 20 мМ HEPES, содержащем, для получения несферических липосом, 0,3 M NaCl.
Для композиции липосом A-D сделана ссылка на таблицу 1.
ПРИМЕР 2
Аналогичным образом получали липосомы с различной чувствительностью к температуре, как то с низкой (LTSL), традиционной чувствительностью (TTSL), и липосомы нечувствительные к температуре (NTSL). Композиции этих липосом представлены в таблице 2.
Действие на CEST МРТ, а также на МРТ 19F различных составов измеряют на основании описания фиг.4-11 выше.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ПОЛИМЕРНЫЙ НОСИТЕЛЬ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ДОСТАВКИ ПОД ВИЗУАЛЬНЫМ КОНТРОЛЕМ | 2008 |
|
RU2477146C2 |
| ЛИПИДНЫЙ БИСЛОЙНЫЙ НОСИТЕЛЬ ДЛЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ И ВИЗУАЛИЗИРУЮЩИХ АГЕНТОВ | 2011 |
|
RU2577291C2 |
| ХЕЛАТНЫЕ АМФИФИЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРЫ | 2009 |
|
RU2519713C2 |
| УСТРАНЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ КОНТРАСТНОГО АГЕНТА В МРТ | 2007 |
|
RU2446829C2 |
| CEST-СИСТЕМЫ, ПРОЯВЛЯЮЩИЕ НЕ ЗАВИСЯЩУЮ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ | 2011 |
|
RU2605823C2 |
| ВОСПРИИМЧИВЫЕ К СТИМУЛИРУЮЩЕМУ ФАКТОРУ НОСИТЕЛИ ДЛЯ ВМЧ-РЕГУЛИРУЕМОЙ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВЕННОГО СРЕДСТВА | 2010 |
|
RU2561035C2 |
| МУЛЬТИМЕРНЫЕ КОНТРАСТНЫЕ АГЕНТЫ ДЛЯ МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА | 2006 |
|
RU2425831C2 |
| НОСИТЕЛЬ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ, НАПРАВЛЕННОЙ ДОСТАВКИ И КОНТРОЛИРУЕМОГО ВЫСВОБОЖДЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ | 2018 |
|
RU2693485C1 |
| Применение 1,3-бис(перфтор-трет-бутил)пропана в качестве контрастного вещества для магнитно-резонансной томографии на ядрах F | 2022 |
|
RU2785791C1 |
| МАГНИТОРЕЗОНАНСНАЯ (МР) ВИЗУАЛИЗАЦИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ КОНТРАСТНОСТЬ АРТ И ДИСКРЕТИЗАЦИЮ С МНОЖЕСТВОМ ВРЕМЕН ЭХА | 2013 |
|
RU2605516C2 |
Изобретение относится к носителю, приспособленному для местной доставки лекарственного средства. Лекарственное средство заключено в носителе, и носитель содержит оболочку, способную к высвобождению заключенного лекарственного средства в результате действия локального стимула. Оболочка дополнительно окружает контрастное средство МР 19F, которое претерпевает изменение в способности быть обнаруженным после высвобождения из носителя. Изобретение относится к способу доставки лекарственного средства субъекту, управляемому посредством МРТ, где способ включает введение субъекту указанного носителя, позволяя носителю высвобождать лекарственное средство, и получение изображения МР 19F, используя контраст, предоставляемый контрастным средством МР 19F. Изобретение обеспечивает возможность мониторинга начала высвобождения лекарственного средства из носителя. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл., 2 пр.
1. Носитель, приспособленный для местной доставки лекарственного средства, где лекарственное средство заключено в носителе и носитель содержит оболочку, способную к высвобождению заключенного лекарственного средства в результате действия локального стимула, где оболочка дополнительно окружает контрастное средство МР 19F, которое претерпевает изменение в способности быть обнаруженным после высвобождения из носителя, где контрастное средство 19F выбрано из группы, состоящей из следующих соединений:
где Х выбран из группы, состоящей из В, С, N, О, P, P(O), P(O2), P(O3), S, S(O), and S(O2);
Z выбран из группы, состоящей из СО2 -, SO3 -, РО3 2- и ОН;
n, m и o каждый независимо означает цифру меньше 10;
p является 0 или 1; и,
q является 1, 2, 3 или 4.
2. Носитель по п.1, где локальный стимул является нагреванием.
3. Носитель по п.1 или 2, дополнительно содержащий контрастное средство МР 1H, выбранное из группы контрастных средств, изменяющих T1 и/или Т2, контрастного средства для химического обменного переносчика насыщения (CEST) и их комбинации.
4. Носитель по п.2, где оболочка содержит термочувствительный материал, способный к высвобождению лекарственного средства.
5. Носитель по п.1 или 2, где оболочка является полупроницаемой и окружает полость, где полость содержит парамагнитный реагент для химического сдвига, пул протонных аналитов, который включает воду, и контрастное средство 19F, и где оболочка представляет диффузию протонных аналитов.
6. Носитель по п.5, имеющий несферическую форму.
7. Носитель по п.2, где носитель представляет собой термочувствительную наночастицу, выбранную из группы, состоящей из липосом, полимерсом, нанокапсул и их смесей.
8. Носитель по п.1 или 2, содержащий комплекс металла с ионом металла и лигандом, где комплекс основан на многодентатном хелатном лиганде, в качестве парамагнитного реагента для химического сдвига.
9. Носитель по п.8, где комплекс металла имеет по меньшей мере один участок координирования металла, оставленный свободным для координирования по меньшей мере одной молекулы воды.
10. Носитель по п.9, где парамагнитный сдвигающий реагент выбран из группы, состоящей из [Ln(hpdo3a)(H2O)], [Ln(dota)(H2O)]-, [Ln(dotma)(H2O)]-, [Ln(dotam)(H2O)]3+, [Ln(dtpa)(H2O)]2-, их производные и их смеси, с Ln, представляющим собой ион лантанида.
11. Носитель по п.1 или 2, содержащий на своей внешней поверхности или внутри своей внешней поверхности парамагнитное средство.
12. Носитель по п.11, где парамагнитное средство выбрано из группы, состоящей по меньшей мере из одного из ионов лантанидов Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+ или Yb3+, образующих комплекс с многодентатной хелатирующей молекулой, несущей по меньшей мере одну гидрофобную группу, которая включает по меньшей мере 6 атомов углерода.
13. Носитель по п.1 или 2, содержащий лекарственное средство для лечения злокачественной опухоли или сердечно-сосудистого нарушения.
14. Носитель по п.1 или 2, содержащий представленный на внешней поверхности носителя лиганд для целевого связывания.
15. Носитель по п.14, где лиганд содержит гидрофобный «хвост», где «хвост» встраивается в липидную двухслойную оболочку носителя.
16. Носитель по п.16, где лиганд представляет собой специфичный к заболеванию молекулярный зонд.
17. Способ доставки лекарственного средства субъекту, управляемый посредством МРТ, где способ включает введение указанному субъекту носителя по любому из предшествующих пунктов, содержащего лекарственного средство, позволяя носителю высвобождать лекарственное средство, и получение изображения МР 19F, используя контраст, предоставляемый контрастным средством МР 19F.
18. Способ по п.17, где носитель содержит контрастное средство CEST и где до высвобождения и/или в течение высвобождения лекарственного средства получают изображение МР, используя контрастное усиление CEST, предоставляемое указанным контрастным средством CEST.
| US 6088613 A 11.07.2000 | |||
| WO 2007141767 A2 13.12.2007 | |||
| LANZA M.G | |||
| Топчак-трактор для канатной вспашки | 1923 |
|
SU2002A1 |
| TERRENO Е | |||
| "From spherical to osmotically shrunken | |||
